RU2234553C1 - Abrasion-resistant cast iron - Google Patents
Abrasion-resistant cast iron Download PDFInfo
- Publication number
- RU2234553C1 RU2234553C1 RU2003110513/02A RU2003110513A RU2234553C1 RU 2234553 C1 RU2234553 C1 RU 2234553C1 RU 2003110513/02 A RU2003110513/02 A RU 2003110513/02A RU 2003110513 A RU2003110513 A RU 2003110513A RU 2234553 C1 RU2234553 C1 RU 2234553C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cast iron
- abrasion
- iron
- wear
- resistant cast
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области литейного производства, в частности к износостойким чугунам для производства деталей машин и оборудования, подвергающихся абразивному и гидроабразивному износу, например, деталей рудо- и углеразмольного оборудования, шламовых насосов, пульпопроводов и т.п.The invention relates to the field of foundry, in particular to wear-resistant cast irons for the production of machine parts and equipment subjected to abrasive and hydroabrasive wear, for example, parts of ore and coal-grinding equipment, slurry pumps, slurry pipelines, etc.
Известен износостойкий чугун, содержащий (мас.%): углерод - 3-3,7, кремний - 0,5-3; марганец - 0,2-1,5; хром - 6,8-15; никель - 4-8; фосфор - до 0,4; сера - до 0,15; железо - остальное (см. патент США №2662011, кл. 75-128, 1953).Known wear-resistant cast iron containing (wt.%): Carbon - 3-3.7, silicon - 0.5-3; Manganese - 0.2-1.5; chrome 6.8-15; nickel - 4-8; phosphorus - up to 0.4; sulfur - up to 0.15; iron - the rest (see US patent No. 2662011, CL 75-128, 1953).
Недостатками этого чугуна являются: большая линейная усадка, высокие значения модуля упругости и коэффициента линейного расширения. В связи с этим в процессе затвердевания и охлаждения в отливках возникают большие остаточные литейные напряжения, которые не позволяют применить этот чугун для изготовления металлических отливок из разнородных материалов, так как при затвердевании износостойкого слоя из известного чугуна из-за высоких термических напряжений возникают трещины, приводящие к разрушению износостойкого слоя и получению некачественных биметаллических отливок.The disadvantages of this cast iron are: large linear shrinkage, high values of elastic modulus and coefficient of linear expansion. In connection with this, in the process of solidification and cooling, large residual casting stresses arise in the castings, which do not allow the use of this cast iron for the manufacture of metal castings from dissimilar materials, since cracks resulting from high thermal stresses during solidification of the wear-resistant layer of known cast iron to the destruction of the wear-resistant layer and obtaining low-quality bimetallic castings.
В качестве наиболее близкого аналога выбран износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий, мас.%: углерод - 3,6-3,8, кремний - 1,6-2,1, марганец - 0,5-0,7, никель - 0,8-1,2, молибден - 0,5-0,6, хром - 0,2-0,4, церий - 0,10-0,16, медь - 0,15-0,30 и железо (а.с. СССР 1560605, МПК С 22 С 37/00, опубл.30.04.1990).As the closest analogue, wear-resistant nodular cast iron was selected, containing, wt.%: Carbon - 3.6-3.8, silicon - 1.6-2.1, manganese - 0.5-0.7, nickel - 0.8-1.2, molybdenum - 0.5-0.6, chromium - 0.2-0.4, cerium - 0.10-0.16, copper - 0.15-0.30 and iron ( AS USSR 1560605, IPC С 22 С 37/00, publ. 04/30/1990).
Однако этот известный чугун с шаровидным графитом в литом состоянии не обеспечивает необходимую стойкость в условиях ударно-абразивного изнашивания. Требуемые свойства известного чугуна обеспечиваются только после сложной термической обработки (изотермической закалки).However, this well-known cast iron with spherical graphite in the molten state does not provide the necessary resistance in conditions of impact-abrasive wear. The required properties of known cast iron are ensured only after complex heat treatment (isothermal hardening).
Техническим результатом является повышение прочности, твердости и стойкости чугуна по сравнению с известным чугуном в условиях ударно-абразивного изнашивания и сохранение высоких показателей литейных свойств, получение мелкозернистой структуры металлической основы и карбидной фазы при небольшом количестве остаточного аустенита и шаровидного графита.The technical result is to increase the strength, hardness and durability of cast iron compared to known cast iron under conditions of impact-abrasive wear and to maintain high casting properties, to obtain a fine-grained structure of the metal base and carbide phase with a small amount of residual austenite and spherical graphite.
Для достижения технического результата износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, церий и железо, согласно изобретению дополнительно содержит бор, алюминий, магний, кальций и ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:To achieve a technical result, wear-resistant nodular cast iron containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, cerium and iron, according to the invention additionally contains boron, aluminum, magnesium, calcium and vanadium in the following ratio, wt.%:
Углерод 3,2-4,0Carbon 3.2-4.0
Кремний 1,4-2,5Silicon 1.4-2.5
Марганец 0,4-1,2Manganese 0.4-1.2
Хром 7,0-10,0Chrome 7.0-10.0
Никель 2,5-5,5Nickel 2.5-5.5
Бор 0,2-0,4Boron 0.2-0.4
Ванадий 0,6-1,0Vanadium 0.6-1.0
Алюминий 0,05-0,15Aluminum 0.05-0.15
Церий 0,05-0,20Cerium 0.05-0.20
Магний 0,03-0,12Magnesium 0.03-0.12
Кальций 0,05-0,20Calcium 0.05-0.20
Железо ОстальноеIron Else
Предложенный состав чугуна обеспечивает в литом состоянии получение мелкозернистой структуры металлической основы и карбидной фазы при небольшом количестве остаточного аустенита и шаровидного графита. В результате повышается прочность, твердость и стойкость чугуна в условиях ударно-абразивного изнашивания и сохраняются высокие показатели литейных свойств.The proposed composition of cast iron provides in the molten state obtaining a fine-grained structure of the metal base and the carbide phase with a small amount of residual austenite and spherical graphite. As a result, the strength, hardness and durability of cast iron are increased under the conditions of impact-abrasive wear and high casting properties are maintained.
Введение в состав предложенного чугуна бора позволяет увеличить долю карбидной эвтектики тонкого строения. Введение бора менее 0,2% не обеспечивает выделения в достаточном количестве карбидной фазы в виде эвтектики тонкого строения, что снижает твердость чугуна; увеличение содержания бора свыше 0,4% вызывает выделение крупных заэвтектических карбидов, что снижает прочностные характеристики металла.The introduction of boron cast iron into the composition makes it possible to increase the proportion of fine structure carbide eutectic. The introduction of boron of less than 0.2% does not provide a sufficient amount of the carbide phase in the form of a fine-structure eutectic, which reduces the hardness of cast iron; an increase in boron content of more than 0.4% causes the release of large hypereutectic carbides, which reduces the strength characteristics of the metal.
Добавка в состав предложенного чугуна ванадия способствует обеднению аустенита углеродом за счет образования карбидов ванадия, благодаря чему повышается температура мартенситного превращения, часть остаточного аустенита превращается в аустенит, при этом доля остаточного аустенита снижается и соответственно повышается прочность, твердость и износостойкость чугуна.The addition of vanadium to the composition of the proposed cast iron contributes to the depletion of austenite by carbon due to the formation of vanadium carbides, due to which the temperature of martensitic transformation increases, part of the residual austenite turns into austenite, while the fraction of residual austenite decreases and, accordingly, the strength, hardness and wear resistance of cast iron increases.
Введение в состав чугуна ванадия менее 0,6% не обеспечивает выделения достаточного количества карбидов ванадия, не изменяет долю остаточного аустенита, в результате чего не повышается твердость чугуна. Увеличение количества ванадия свыше 1% препятствует образованию свободного углерода в виде шаровидных включений графита и повышает склонность чугуна к трещинообразованию.The introduction of vanadium in the composition of cast iron less than 0.6% does not provide the allocation of a sufficient amount of vanadium carbides, does not change the fraction of residual austenite, as a result of which the hardness of cast iron does not increase. An increase in the amount of vanadium over 1% prevents the formation of free carbon in the form of spherical inclusions of graphite and increases the tendency of cast iron to crack formation.
Выплавка износостойкого чугуна предложенного состава осуществляется следующим образом.Smelting of wear-resistant cast iron of the proposed composition is as follows.
Плавку чугуна проводят в индукционных или дуговых электропечах с использованием стандартных шихтовых материалов. Легирующие элементы - никель, хром и ванадий вводят в металлозавалку. После расплавления шихты и перегрева чугуна до 1450-1500°С на зеркало расплава вводят кремний и марганец в виде 75%-ного ферросилиция и 60%-ного ферромарганца. Затем присаживают алюминий и кальций (в виде 20%-ного силикокальция). Магний в составе сфероидизирующей присадки, а также церий и бор в виде ферроцерия и ферробора вводят на дно разливочного ковша перед выпуском жидкого металла из печи.Cast iron is melted in induction or electric arc furnaces using standard charge materials. Alloying elements - nickel, chromium and vanadium are introduced into the metal plant. After the charge is melted and the cast iron is overheated to 1450-1500 ° С, silicon and manganese are introduced into the melt mirror in the form of 75% ferrosilicon and 60% ferromanganese. Then aluminum and calcium are added (in the form of 20% silicocalcium). Magnesium in the composition of the spheroidizing additive, as well as cerium and boron in the form of ferrocerium and ferroboron, are introduced to the bottom of the casting ladle before the liquid metal is discharged from the furnace.
Химический состав, структура, механические свойства и относительная износостойкость предложенного чугуна приведены в таблице.The chemical composition, structure, mechanical properties and relative wear resistance of the proposed cast iron are shown in the table.
Из данных таблицы видно, что предлагаемый чугун, за счет более высокой прочности (850-1050 МПа) и твердости (60-63 HRC), а также за счет меньшего количества остаточного аустенита (10-15%) имеет более высокую износостойкость, чем прототип.The table shows that the proposed cast iron, due to its higher strength (850-1050 MPa) and hardness (60-63 HRC), as well as due to less residual austenite (10-15%) has higher wear resistance than the prototype .
Временное сопротивление чугуна при изгибе (σизг) определяли на цилиндрических образцах (⌀25×200 мм), отлитых в кварцевые трубки, заформованные в песчано-глинистой смеси.Temporary iron flexural resistance (σ mfd) were determined on cylindrical specimens (⌀25 × 200 mm) cast in quartz tubes, molded into sand-clay mixture.
Износостойкость в условиях ударно-абразивного изнашивания определяли по потере массы образцов после проведения 12 циклов испытания длительностью 25 мин каждый. Испытания на ударно-абразивный износ проводили на лабораторной планетарной мельнице конструкции ЦНИИТМАШ. В качестве абразива использовали кварцевый песок определенной зернистости. За эталон принимали износ образцов, изготовленных из стали 20.Wear resistance under conditions of impact-abrasive wear was determined by the weight loss of the samples after 12 test cycles lasting 25 minutes each. Impact-abrasive wear tests were carried out at the laboratory planetary mill of the TsNIITMASH design. As an abrasive, quartz sand of a certain grain size was used. The standard was taken to wear samples made of steel 20.
По сравнению с прототипом чугун предложенного состава обладает низкой склонностью к трещинообразованию и может быть использован для изготовления как монометаллических, так и биметаллических износостойких деталей.Compared with the prototype, cast iron of the proposed composition has a low tendency to crack formation and can be used for the manufacture of both monometallic and bimetallic wear-resistant parts.
Применение предлагаемого износостойкого чугуна для отливок, например, бандажей и мелющих элементов среднеходных углеразмольных мельниц позволяет исключить брак литья по горячим трещинам и существенно (на 50-80%) увеличить срок службы деталей в эксплуатации в условиях ударно-абразивного изнашивания.The use of the proposed wear-resistant cast iron for castings, for example, bandages and grinding elements of medium-speed coal-grinding mills, eliminates casting defects by hot cracks and significantly (by 50-80%) increases the service life of parts in operation under shock-abrasive wear.
Результаты даны в таблице.The results are given in the table.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003110513/02A RU2234553C1 (en) | 2003-04-14 | 2003-04-14 | Abrasion-resistant cast iron |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003110513/02A RU2234553C1 (en) | 2003-04-14 | 2003-04-14 | Abrasion-resistant cast iron |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2234553C1 true RU2234553C1 (en) | 2004-08-20 |
RU2003110513A RU2003110513A (en) | 2004-12-27 |
Family
ID=33414294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003110513/02A RU2234553C1 (en) | 2003-04-14 | 2003-04-14 | Abrasion-resistant cast iron |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2234553C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2445389C1 (en) * | 2010-12-17 | 2012-03-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Wear-resistant cast iron |
RU2445388C1 (en) * | 2010-12-17 | 2012-03-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Wear-resistant cast iron |
RU2451099C1 (en) * | 2011-06-06 | 2012-05-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") | Wear-resistant cast iron |
RU2462527C1 (en) * | 2011-09-30 | 2012-09-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Cast iron |
RU2556176C1 (en) * | 2014-05-05 | 2015-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of production of nickel-rare-earth metal foundry alloy |
CN104831157A (en) * | 2015-05-22 | 2015-08-12 | 安徽省宁国市宁沪钢球有限公司 | Abrasion-resistant high-chromium cast ball and preparation process thereof |
RU2562554C1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Алтайский сталелитейный завод" | Cast iron |
-
2003
- 2003-04-14 RU RU2003110513/02A patent/RU2234553C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2445389C1 (en) * | 2010-12-17 | 2012-03-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Wear-resistant cast iron |
RU2445388C1 (en) * | 2010-12-17 | 2012-03-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Wear-resistant cast iron |
RU2451099C1 (en) * | 2011-06-06 | 2012-05-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") | Wear-resistant cast iron |
RU2462527C1 (en) * | 2011-09-30 | 2012-09-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Cast iron |
RU2556176C1 (en) * | 2014-05-05 | 2015-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of production of nickel-rare-earth metal foundry alloy |
RU2562554C1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Алтайский сталелитейный завод" | Cast iron |
CN104831157A (en) * | 2015-05-22 | 2015-08-12 | 安徽省宁国市宁沪钢球有限公司 | Abrasion-resistant high-chromium cast ball and preparation process thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2419666C1 (en) | Wear resistant iron | |
Kopyciński et al. | Analysis of the structure and abrasive wear resistance of white cast iron with precipitates of carbides | |
RU2384641C1 (en) | Wear resistant cast iron | |
Mourad et al. | Effects of molybdenum addition on the microstructure and mechanical properties of ni-hard white cast iron | |
CN103484777B (en) | Austenitic manganese steel and preparation method of same | |
RU2234553C1 (en) | Abrasion-resistant cast iron | |
RU2401316C1 (en) | Wear-resistant cast iron | |
RU2318903C1 (en) | Vermicular graphite-containing cast iron | |
JP2001220640A (en) | Spheroidal graphite cast iron, producing method therefor and crank shaft composed of the same spheroidal graphite cast iron | |
RU2445389C1 (en) | Wear-resistant cast iron | |
Gumienny et al. | Copper in ausferritic compacted graphite iron | |
RU2109837C1 (en) | Alloy based on iron-carbon system for casting of wear-resistance articles and method of alloy production | |
Gupta et al. | Preparation effect of mould systems on microstructure and mechanical properties of spheroidised graphite iron | |
CN112126845A (en) | QT500-14 solid solution strengthening ferrite ductile iron for automobile steering gear shell and production method thereof | |
Lubyanoi et al. | Application of alloyed cast iron to increase the durability of products of the mining and metallurgical industry | |
RU2602587C1 (en) | Austenitic spheroidal graphite cast iron | |
RU2765474C1 (en) | Method for producing wear-resistant high-strength castings from iron | |
RU2627316C1 (en) | Wear-resistant cast iron with spherical graphite | |
RU2037551C1 (en) | Pig iron | |
RU2147044C1 (en) | Cast hard alloy | |
Mnati et al. | PRODUCTION OF DUCTILE CAST IRON BY RECYCLING GRAY CAST IRON SCRAP WITH ADDING VARIOUS LOCAL MATERIALS | |
CN106467949A (en) | A kind of mine blocking plate and its processing technique | |
SU1435648A1 (en) | High-strength cast iron | |
SU1763506A1 (en) | Wear-resistant cast iron | |
SU1656005A1 (en) | Cast iron |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080415 |